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系统设计之系统结构和限制 目录 系统结构 损耗限制系统 色散限制系统 系统结构 1 光纤通信系统的主要组成单元： 光纤 光器件(有源和无源) 光发送机 光接收机 光放大器 根据光纤系统的应用可分为： 点到点连接 广播和分配网 局域网 WDM系统 点对点的传输系统 1 光放大器：将接收到的微弱光比特流信号直接放大而不需将其转换为电信号。(1R) 光放大器不能无限制级联，因为色散导致的脉冲畸变最终限制了系统的性能。光-电-光再生中继则不存在这种问题。 光-电-光中继：实际上是一个接收机一个发送机对，它将检测到的微弱变形光信号，变为电信号，经放大整形后变成规则的电比特流，再调制光发送机，恢复原光比特流继续沿光纤传输。 全光中继系统： ？ 点对点的传输系统 利用光纤的低损耗、宽带宽特点 性能指标：比特率－距离积（BL） BL积与光纤损耗和色散特性有关，而光纤特性又与波长有关，所以BL积与波长有关。 第一代光波系统: 0.85μm,BL积 1 (Gb/s).km 第二代光波系统：1.3μm,BL积 100 (Gb/s).km 第三代光波系统：1.55μm, BL积1000 (Gb/s).km 功能：光纤通信系统不仅要求传送信息，而且要求将信息分配给多个用户 应用：光缆电话网、公用天线电视(CATV)、宽带综合业务数字网（B-ISND） 特点：传输距离较短、带宽要求宽 结构：树型拓扑、总线拓扑 广播分配网络 2 树形拓扑结构 总线拓扑结构 总线型缺点：信号损耗随分路数指数增加。限制了单根光纤总线服务的范围和用户数。 若忽略光纤自身的损耗，则第N个分支可得到的功率为： PN----第N个分支功率；PT----发送功率； C----分路器的功率分路比；δ----分路器的插入损耗； 并假设每个分路器的C和δ都相同。 若取 δ=0.05, C=0.05, PT=1mW 和 PN=0.1μW,则N的最大值? 在总线上周期地接入光放大器提升功率，可以克服上述限制，只要光纤色散的影响限制在可忽略的程度，允许分配的用户数将可大大增加。 局域网：在光纤通信系统中，要求在网络中一个局部区域内（如在一个大学校园内）的大量用户相互连接，使任何用户可以随机地进入网络，将数据传送给其他任何用户。 LAN中要求对每个用户提供随机的收发数据功能，存在网络协议问题。 结构：总线型Bus、 环型Ring、 星型Star 局域网 3 环形拓扑结构 5 点到点连接将节点依次相连以形成单个闭合环。各节点中均设置有发送机－接收机对，均可发送和接收数据，也用作中继器。 一个令牌（一个预先确定的比特率）在环内传递，每个节点都监视比特率以监听它自己的地址和接收数据。 随着光纤分布式数据接口FDDI的标准接口的出现，光纤LAN开始普遍采用环形拓扑结构。 星形拓扑结构 所有节点都通过点到点连接接到中心站(中枢节点)上。 有源星形结构：所有到达的光信号都通过光接收机转换为电信号，再将电信号分配以驱动各个节点的光发送机。 无源星形结构：采用星形耦合器等无源光器件在光域进行分配。由于从一个节点的输入被分配到许多输出节点，因此传送到每个节点的功率将受用户数的限制。 WDM系统 3 对于许多点对点光纤通信系统，WDM的作用是简单地增加总的比特率。 DWDM系统主要有